預(yù)言人類的未來是件相當艱難的事情，但有一點確定無疑的是，未來都是從今天開始的。英國學者保羅·帕森斯博士對世界科學界最近的眾多重大研究計劃進行了大盤點，從中選出了10個最有可能在未來幾十年中對人類的生活產(chǎn)生最大沖撞和影響的科學實驗計劃。在這10大能夠改變?nèi)祟愇磥淼目茖W實驗中，一些實驗已經(jīng)處于起步和進行之中，但還有一些實驗仍處于計劃階段，不過毫無疑問的是，一旦這些科學實驗取得成功，必將使人類文明步入新的階段，使我們的未來變得更加美好。

能夠植入人體的智能救命膠囊

請想象一種智能膠囊，它可以像電極或芯片一樣被植入你的身體皮膚下，這種“智能膠囊”具有探測人體疾病的功能，一旦它“嗅”出人體出現(xiàn)某種疾病的早期癥狀，也許在你還沒有出現(xiàn)任何不適癥狀前，它就會在第一時間釋放出針對該疾病的治療藥劑，將疾病“殺死”于萌芽階段。這樣的智能膠囊將可以拯救無數(shù)人的生命，尤其是那些糖尿病患者，一旦“智能膠囊”測出患者血糖超標，將會立即釋放出胰島素等降低血糖的藥劑。

美國加利福尼亞州NASA艾米斯研究中心太空生物科學部的專家們目前正在發(fā)明這種“智能設(shè)備”，他們已經(jīng)使用碳納米管制造出了一種小型“智能膠囊”，它可以被植入宇航員的皮膚下。該“智能膠囊”包含一些可以對各種威脅——包括增強的太空輻射水平做出反應(yīng)的“生物學細胞”，它們可以針對不同的威脅分泌釋放出相應(yīng)的藥劑來增強人體的免疫和防衛(wèi)能力。一旦成功，“智能膠囊”將首先應(yīng)用于國際空間站的宇航員身上，然后再應(yīng)用于普通患者的身上。

能從大氣層中吸收二氧化碳的機器

加拿大碳工程公司希望能通過一種機器，用化學方法從大氣中吸走有害的二氧化碳，從而依靠人工方法改造地球的氣候。

加拿大碳工程公司如今正在制造一種機器設(shè)備，它能吸取空氣然后通過一種氫氧化物溶液，空氣中的二氧化碳通過這種溶液后，能以固體碳酸鹽殘渣的形式沉淀下來，這些碳酸鹽殘渣可以埋葬和封存到地底下，也可以被用作其他工業(yè)原料。去年，碳工程公司建造的機器設(shè)備完成了初步測試，該機器在長達500小時的實驗中從空氣中成功提取出了大量二氧化碳，另一項時長數(shù)千小時的實驗將于今年夏天舉行，加拿大碳工程公司希望2013年就能啟動商業(yè)性的測試計劃。每個 “二氧化碳吸收機”將會有點類似核電站的巨大冷卻塔，它每年有望從大氣層中移除100萬噸的二氧化碳。

“二氧化碳吸收機”模擬圖。

研制出一種實用的超導體

超導體將是電力輸送和儲存的未來工具，由于這種材料的電阻趨近于零。然而，開發(fā)超導體的唯一問題是，所有如今已知的超導體都只能在低于零下 163攝氏度的低溫環(huán)境下才能工作，所有超導體首先必須通過能量被冷卻，這將排除任何潛在節(jié)能的可能性，使得超導體缺乏任何現(xiàn)實實用性。

全球科學家都在尋找能在更高溫度下工作的超導體材料，而解決這一問題和量子物理學法則密切相關(guān)，科學家首先需要通過電腦模擬亞原子粒子的“習性”，然而，這項工作對于目前的普通計算機來說實在太難了。不過，澳大利亞悉尼大學和美國科羅拉多州國家標準和科技學會的研究人員已經(jīng)發(fā)明出了一種由鈹金屬離子按晶體柵格方式組成的“量子模擬器”，該計算設(shè)備能確保科學家建立和模擬量子粒子之間的交互作用，并簡單算出那些交互作用的結(jié)果。悉尼大學研究人員邁克爾·J·比爾庫克博士說：“在我們的實驗中，我們制造了一個可控系統(tǒng)，它的動力學符合量子物理學法則。因此，我們的實驗?zāi)軌蚰M自然發(fā)生的量子系統(tǒng)的習性。”一旦科學家發(fā)明研制出一種具有實用性的超導體，必將給電力輸送和儲存問題帶來巨大的革命。

使用低溫超導體創(chuàng)建磁場和渦輪

創(chuàng)造一套完美的粒子物理學模型

粒子物理學的標準模型是目前幫助人類理解亞原子粒子習性的最好框架，它是一套描述強力、弱力及電磁力這三種基本力及組成所有物質(zhì)的基本粒子的理論，可以正確描述基本粒子之間的相互作用。但是標準模型還不是一套萬有理論，因為實驗證據(jù)顯示，標準模型還無法解釋一些極端高能量的現(xiàn)象，譬如它無法解釋引力作用和宇宙正在加速擴展的事實。

創(chuàng)造一套能夠解釋所有我們希望解釋的物理學現(xiàn)象的模型，將會成為一項重大的科學突破，它的重要意義將絲毫不亞于發(fā)現(xiàn)相對論或量子理論。創(chuàng)造一套完美的粒子物理學模型，必將不可避免地帶來現(xiàn)實應(yīng)用方面的革命。 據(jù)科學家稱，要了解粒子物理學真相偏離“標準模型”的預(yù)測有多遠，單靠法國和瑞士邊境的大型強子對撞機實驗根本無法解決，因為大型強子對撞機碰撞的是錯誤種類的粒子——質(zhì)子，最好的選擇是同時碰撞電子和正電子。可是，在大型強子對撞機的環(huán)型軌道中碰撞電子和正電子會遭遇所謂的“同步加速器輻射”影響，使實驗功虧一簣。唯一的解決方法是在直線加速器中對電子和正電子進行加速碰撞。目前，包括美國加州理工學院巴里·巴利希教授在內(nèi)的科學家正在加入一個由“國際未來加速器委員會”發(fā)起的“國際直線加速器”計劃，該計劃的目標是建造一個世界上最強大、長達50公里的直線加速器。

直線加速器原型部件。

發(fā)現(xiàn)太陽系外的外星生命

自從1995年天文學家發(fā)現(xiàn)了第一顆環(huán)繞太陽系外恒星運轉(zhuǎn)的行星后，迄今為止，世界各地的天文學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了至少760顆太陽系外行星的存在。隨著新發(fā)現(xiàn)的天外行星數(shù)目的不斷增加，科學家最想知道的是，在那些和地球非常相似的太陽系外行星上，是否可能存在著外星生命。

盡管天文學家們希望從這些太陽系外行星上尋找外星生命的痕跡，然而唯一的問題是，如果這些行星距它們恒星的距離和地球距太陽的距離一樣遠，那么通過天文望遠鏡根本無法清楚地觀測這些天外行星，因為它們會被徹底“淹沒”在自己恒星的光芒里。針對這一問題，美國科羅拉多大學天體物理學教授威布斯特· 卡什提議發(fā)射一艘名叫“遮星”的太空船，它可以懸浮在太空中的天文望遠鏡前面，擋住某顆恒星的光芒，從而確保天文望遠鏡能清晰觀測到圍繞該恒星運轉(zhuǎn)的行星，包括研究這些行星的光譜學，讓天文學家們能推算它們的化學組成成分。

“遮星”太空船。

直接飛入“地球軌道”的超級火箭引擎

從地球表面飛入地球軌道是一項巨大挑戰(zhàn)，它意味著需要將發(fā)射速度加速到音速的25倍。在過去，太空船飛入地球軌道，通常必須使用多級運載火箭發(fā)射升空的方式來完成，多級火箭發(fā)射方法所攜帶的燃料具有一枚小型核武器的爆炸潛能，不但相當危險，并且每公斤載荷發(fā)射升空的代價高達數(shù)萬美元，代價可說相當高昂。

不過，英國牛津反應(yīng)引擎公司目前正在研制發(fā)明一種新的超級火箭引擎，它可能會讓這一現(xiàn)狀徹底得到改變，使太空船像飛機一樣直接飛入地球軌道。據(jù)悉，該公司目前正在研制一種可以循環(huán)使用的“斯凱倫”太空船，它擁有的“超級引擎”能夠載著宇航員從地球上的飛機跑道直接飛入太空中，而太空船并不需要安裝任何額外的引擎或攜帶任何多余的燃料箱。這種革命性的“超級引擎”名叫“馬刀”，它是一種強效的“吸氣式”火箭引擎。燃燒任何東西都需要氧氣，常規(guī)火箭燃燒液態(tài)氫的速度非常快速，所以常規(guī)火箭需要攜帶自己的液態(tài)氧。然而“馬刀”火箭引擎卻能從空氣中吸取氧氣。

“馬刀”火箭引擎斯凱倫”太空船。

改善麥子光合作用效率

全世界的科學家都希望能找到更有效的產(chǎn)糧方法，從而能讓未來的世界遠離饑荒的陰影。墨西哥“國際玉米和麥子改良中心”麥子產(chǎn)量協(xié)會的研究專家相信，轉(zhuǎn)移潛在饑荒陰影的方法之一，就是改善麥子的光合作用效率，在未來的25年中使麥子的產(chǎn)量增加50%以上。光合作用是植物吸收水、太陽光和大氣中的二氧化碳后進行的一系列生化處理過程，并將其轉(zhuǎn)換成碳水化合物食品和氧氣。墨西哥科學家計劃通過轉(zhuǎn)基因法和傳統(tǒng)的雜交法相結(jié)合的辦法來增強麥子的光合作用效力，從而增加麥子的產(chǎn)量。墨西哥麥子產(chǎn)量協(xié)會的科學家已經(jīng)在墨西哥索諾拉沙漠中的研究基地中展開了一些試驗。

墨西哥科學家希望改善麥子的光合作用效率，使麥子的產(chǎn)量增加50%以上。

在培養(yǎng)皿中培育“老年癡呆癥”腦細胞

如今全世界范圍內(nèi)至少超過2600萬人正在飽受“阿爾茨海默”老年癡呆癥的折磨。然而，該病的根本病因卻迄今仍是一個謎，科學界既沒有根治方法，也少有減輕癥狀的療法。

因為關(guān)鍵的問題是，科學家無法從一個活著的病人身上提取受感染的腦組織進行研究，同時動物研究也不在考慮范圍內(nèi)，因為人類是已知唯一患有老年癡呆癥的生物種類。所以為了找到解開老年癡呆癥之謎的辦法，英國劍橋大學和美國加州大學的科學家如今正在進行一項先鋒性研究，希望能通過皮膚細胞提取出干細胞，然后用干細胞在實驗室的培養(yǎng)皿中培育出大腦細胞，最后目睹那些大腦細胞如何逐漸演變成“老年癡呆癥”腦細胞，科學家希望能通過這一實驗找出一些“老年癡呆癥”形成的重要線索，從而力求最后能夠找出根治老年癡呆癥的方法。

核磁共振圖像顯示，縮小的橙色區(qū)域則是“老年癡呆癥”患者的腦組織。

發(fā)明安全清潔“核聚變”能源

一項名叫“國際高熱原子核實驗反應(yīng)堆”的實驗，將會使未來的人類擁有更加清潔和安全的受控“核聚變”能源，這項位于法國卡達拉舍地區(qū)的核聚變反應(yīng)堆實驗一旦取得成功，將一勞永逸地解釋人類幾千年的能源問題，同時不會帶來任何核污染副作用。今天所有的商業(yè)核反應(yīng)堆都是核裂變能源，核裂變廢料在數(shù)千年時間中都具有高放射性，所以必然導致代價高昂的核廢料處理問題。

核聚變正是使太陽發(fā)光發(fā)熱的能量來源，而科學家在能夠完全利用核聚變能源之前，首先必須解決的問題是如何控制超熱的核聚變?nèi)剂蠝囟取a(chǎn)生核聚變的條件是需要創(chuàng)造1.5億攝氏度的高溫等離子區(qū)。這樣高溫度的等離子體，顯然用什么材料做容器都承受不了。不過，“國際高熱原子核實驗反應(yīng)堆”研究小組將會嘗試在一個名叫“托卡馬克”的圓環(huán)狀受控熱核反應(yīng)裝置中，利用強大磁場的幫助將高溫等離子體約束在反應(yīng)堆中間，而不讓它們接觸到反應(yīng)器的“墻壁”，從而希望借此方法解決核聚變超熱溫度的控制問題。

“托卡馬克”的圓環(huán)狀受控熱核反應(yīng)裝置。

建造出能“修改”人類DNA的機器

美國麻省理工學院和哈佛大學的科學家已經(jīng)建造了一臺能夠編輯“修改”DNA的機器，這臺名叫“MAGE”的“DNA編輯機”有點類似電腦文字處理系統(tǒng)中的“剪切和粘貼”工具，不過它處理的不是電腦文字，而是DNA基因。這臺“DNA編輯機”的誕生，意味著醫(yī)生們很快將有能力“修改”人類基因組中遺傳病的DNA編碼，或者可以讓人類的身體能對像艾滋病或流感這樣的病毒徹底免疫。“DNA編輯機”的好處顯然遠不止于此，如果科學家能對細菌的DNA進行修改，就能將這些微生物轉(zhuǎn)變成一個“藥物工廠”，甚至能將它們變成一種新的“能源”。

DNA編輯機。